(57)【要約】【課題】  単一の（一台の）冷却ファンで光変調素子及び光学部品をそれぞれ最適に、且つ効率的に冷却することが可能な表示装置を提供する。【解決手段】  光源１と、光源からの光２を所望の色光又は偏光状態に調整するための光学部品３と、光学部品により調整された光を映像信号レベルで変調するための光変調素子５と、光変調素子で光変調された光を画像光として表示するようにした表示装置３０であって、表示装置を冷却するための冷却ファン７と、一方の端部より冷却ファンから送られる送風を流入し、他の端部から夫々光学部品と光変調素子とに向けて送風を案内して送出する案内ダクト８と、案内ダクトの送出側端部である他の端部に設けられて送出量を制御するための制御部１２とを備える。これにより、単一の（一台の）冷却ファンで光学変調素子及び光学部品をそれぞれ最適に、且つ効率的に冷却する。【選択図】  図１
2006047961.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、前記光源からの光を所望の色光又は偏光状態に調整するための光学部品と、前記光学部品により調整された光を映像信号レベルで変調するための光変調素子と、前記光変調素子で光変調された光を画像光として表示するようにした表示装置であって、
前記表示装置を冷却するための冷却ファンと、
一方の端部より前記冷却ファンから送られる送風を流入し、他の端部から夫々前記光学部品と前記光変調素子とに向けて前記送風を案内して送出する案内ダクトと、
前記案内ダクトの送出側端部である前記他の端部に設けられて送出量を制御するための制御部と、
を備えたことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
光源からの光をＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３色に分解し３色の各色に対応した光変調素子に照射し、前記各光変調素子からの出射光を合成し、スクリーンに投射するようにした光学系ユニットと、前記光学系ユニットを冷却する冷却手段とを備えた表示装置において、
前記冷却手段は、前記光学系ユニットを構成する光学部品を冷却して前記Ｒ，Ｇ，Ｂの３色の光変調素子相互間の温度、或いはＲ，Ｂの２色の光変調素子相互間の温度に、所定の温度差をつけるようにしたことを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投写レンズ装置、投写型ディスプレイ装置、プロジェクタ装置、光情報処理装置等に適用される表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、空間光変調装置として液晶パネルよりなる光変調素子を用いた投写型ディスプレイ装置等の表示装置の開発が行われている。この中で、特に、光変調素子として反射型液晶パネルを適用したものは、従来の透過型液晶パネルによる場合の開口率が５０％程度であったのに対し、それを９０％以上にできることから注目されており、既に実施化されている状況である（特許文献１、２、３）。
図１８は従来のプロジェクタ装置である表示装置の一例を示す概略斜視図、図１９はその平面図である。図示するように、光源であるランプ１から出射された光線２は、集光、偏光等の機能を持つ各種の光学部品を透過し、例えば偏光プリズム等よりなるプリズム４へと向かう。ここで各種の光学部品としてはフィルタ３を代表として示しており、ここではその他の光学部品の記載を省略している。上記フィルタ３を透過した光線２はプリズム４に入射し、ここで回折・分光された後、相対する光変調素子５に集光する。この光変調素子５ではこの集光した光に映像信号に応じた光変調を施し、これを反射する。反射した光は再びプリズム４を介して投射レンズ９に入射し、この投射レンズ９で拡大された画像がスクリーン（図示せず）に投影されて表示される。
【０００３】
ここで上記光変調素子５の背面にはヒートシンク６が取り付けられており、このヒートシンク６に、冷却ファン７からの冷却風がダクト８を通って吹き付けられ、駆動状態の光変調素子５が冷却されて、この温度上昇が抑えられている。同様に光学部品であるフィルタ３の直下には別のダクト１０が配置されており、このダクト１０を介して他の冷却ファン１１からの冷却風がフィルタ３に吹き付けられて、このフィルタ３の光吸収による温度上昇が抑えられている。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−４９９９８号公報
【特許文献２】特開２００１−１３５８９号公報
【特許文献３】特開２００３−１０７５８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、光変調素子５及び光学部品であるフィルタ３にそれぞれ冷却ファン７、１１を設けることで、これらの温度上昇を抑えることができ、良好な画像が得ることができる。しかしながら、上記の従来装置では冷却対象となる部材の各々に冷却ファン７、１１を設けていることから、装置本体の価格上昇を招くと同時に、ファンの騒音が増大するという問題がある。そこで、１つの冷却ファンを共用化して上記問題を回避することも提案されている。図２０は冷却ファンが共用されている従来の表示装置の一例を示す概略構成図、図２１はその平面図である。図示するようにダクト８を長く設定して複数、ここでは２つに分岐させ、１つの冷却ファン７からの冷却風をダクト８によって光変調素子５とフィルタ３とに分岐させて送風することによって同時に冷却することが可能となる。
【０００６】
ところで、上記光変調素子５は、温度によりその特性が変化する性質を持っており、素子温度は投射されて表示される画像の品質に大きな影響を与え、これと密接な関係を持っている。従って、光変調素子５を所定の温度に保つ事は非常に重要となる。
図２２はランプ１に電源を投入した後の経過時間と光変調素子５の温度との関係を示すグラフである。図中、曲線Ａは冷却ファン７を駆動しなかった場合の特性を示し、曲線ＢはＴ１時間経過後に冷却ファン７を駆動した場合の特性を示し、曲線Ｃはランプ１への電源投入と同時に冷却ファン７を駆動した場合の特性を示す。このように曲線Ｂ、Ｃで示されるように、冷却ファン７を駆動し、ヒートシンク６に対して冷却風の流れを起こす事は、光変調素子５を所定の温度に保つ上で重要である。特に注目すべきは、Ｔ１時間経過後に冷却ファン７を駆動した曲線Ｂである。この曲線Ｂでは、光変調素子５の温度が一定温度Ｄに到達するまでの時間を見ると、ランプ１への電源投入と同時に冷却ファン７を駆動した場合（曲線Ｃ）と比較して、時間Ｔ３から時間Ｔ２へと短くなっており、単時間で熱的に安定化している。
【０００７】
このように光変調素子５の温度をいち早く安定させるためには、ランプ３へ電源を投入した後、暫く経ってから冷却ファン７を駆動することが有用であることがわかる。しかし、図２０及び図２１に示す構成では、冷却ファン７は、光変調素子５の冷却と同時にフィルタ３の冷却も担っており、冷却ファン７の駆動を一定時間停止してしまうと、その間はフィルタ３を冷却することができず、フィルタ３の温度上昇を招くことになり、結果的に、投影画像の品質や信頼性に大きく影響してしまう。
【０００８】
またカラー表示の場合には、周知のように、赤色光用（以下、「Ｒ」とも称す）、緑色光用（以下、「Ｇ」とも称す）及び青色光用（以下、「Ｂ」とも称す）の３つ光変調素子が用いられる。ここで従来の一般的なカラー用の表示装置の光学系である光エンジンユニットの一例について図２３を参照しつつ説明する。図２３に示すカラー用の表示装置の光学系である光エンジンユニット１００において、光源１１１から出射された白色光はインテグレータ光学系１１２で均一化されると共にＳ偏光光に変換され出射される。出射された白色光のうち赤色成分（Ｒ）の光（以下「赤色光」と称す）と緑色成分（Ｇ）の光（以下「緑色光」と称す）を選択的に偏光面を９０度変換するカラー偏光子１１３を透過し、Ｓ偏光の青色成分（Ｂ）の光（以下「青色光」と称す）とＰ偏光の赤色光及び緑色光にされる。そして偏光ビームスプリッター１１４（以下「ＰＢＳ」とも称す）にて入射光と直交する方向に反射する青色光と透過する赤色光及び緑色光に分離される。
【０００９】
ＰＢＳ１１４にて反射分離された青色光は、ＰＢＳ１１６の一主面から入射した後、Ｓ偏光成分を反射する偏光分離面にて入射光と直交する方向に反射されて青色用の光変調素子である反射型液晶パネル１１７に入射する。青色用の反射型液晶パネル１１７では、青色の画像情報に基づいて、青色に表示すべき部分の画素に入射した青色光の偏光方向を９０度回転、すなわちＰ偏光光に変換して反射する。
そのため、再度ＰＢＳ１１６に入射した青色光のうちＰ偏光の成分が偏光分離面を透過して、波長板１１５で偏光面を９０度変換されＳ偏光光として色合成用ＰＢＳ１２２の第一の主面に入射される。
また、ＰＢＳ１１４を透過した緑色光及び赤色光は、緑色光の偏光面を９０度変換するカラー偏光子１１８にてＳ偏光光の緑色光とＰ偏光光の赤色光にされる。
ＰＢＳ１２０では、入射光のうちＳ偏光光の緑色光が入射光と直交する方向に反射分離される。この緑色光は、青色光と同様に、緑色用の光変調素子である反射型液晶パネル１１９にて緑色に表示すべき部分の画素がＰ偏光に変換された後、入射光と直交する方向から出射される。
【００１０】
さらに、ＰＢＳ１２０を透過した赤色光は、青色光や緑色光と同様に、赤色用の光変調素子である反射型液晶パネル１２１にて赤色に表示すべき部分の画素がＳ偏光光に変換された後、入射光と直交する方向から出射され、前記緑色光と一緒にカラー偏光子１２４に入射する。カラー偏光子１２４では赤色光の偏光面を９０度変換し、緑色光と同じＰ偏光光として色合成用のＰＢＳ１２２の第２の主面に入射される。色合成用のＰＢＳ１２２の第１及び第２の主面から入射した各ＲＧＢ光は、Ｓ偏光光の青色光は入射光と直交する方向に反射され、Ｐ偏光光の緑色光及び赤色光は直進透過してＲＧＢ三原色として第３の主面から出射される。そして、投射光学系１２３から出射されて、図示しないスクリーンにカラー画像が表示される。
【００１１】
この様に、赤・緑・青の３原色に分解して液晶パネルに照射した光束は、透過型液晶パネルの場合は殆どが透過し、これに対して反射型液晶パネルの場合はほとんどが反射するが、照射された一部の光束は液晶パネル、或いはその周辺の光学部品を含む液晶パネルユニットに吸収され発熱する。液晶パネルユニットの温度上昇は、使用する光源の輝度分布、あるいは３原色に分解するフィルタの特性や各液晶パネルユニットの光吸収特性等から互いに異なった温度になる。
そのため、特許文献２等においてはＲ，Ｇ，Ｂの各液晶パネルユニットを冷却する風量の配分を変えて、液晶パネルを含む周辺光学部品を、効率良く所定の温度以下にするために冷却風量を調節（制御）していた。また特許文献３等では、送風切り換え制御手段を持ち、Ｒ，Ｇ，Ｂの各液晶パネルユニットの発熱量に応じて、冷却風を時分割で冷却するようにしている。これも効率良く所定の温度以下にするために冷却風量を調節（制御）することを目的とした方式である。
【００１２】
ところで、近年、液晶パネルの改良が進み、駆動信号に対する液晶パネルの応答特性が高速になるに従い、Ｒ，Ｇ，Ｂの液晶パネル応答特性の差が問題となってきた。従来は応答特性を合わせるため、駆動電圧波形に高電圧パルスを重畳したり、電気的な遅延を変化させて３色の応答を合わせたりすることから、遅延回路や高電圧パルスの重畳回路等の複雑な回路が必要となり、回路構成が複雑になるばかりか、コスト高の要因にもなっていた。上記のように、Ｒ，Ｇ，Ｂの液晶パネルの応答特性に差があると、静止画像では全く問題は発生しないが、動画像を投射した時に著しく画像品位を落とすことになる。すなわち、投射画面上で動く画像があると、例えば動画像のリーディングエッジに色付きが出る現象となる。この点より、駆動信号に対する液晶パネルの応答特性を、複雑な回路構成を用いることなく簡単な構成及び構造で改善することが求められている。
【００１３】
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の第１の目的は、単一の（一台の）冷却ファンで光変調素子及び光学部品をそれぞれ最適に、且つ効率的に冷却することが可能な表示装置を提供することにある。本発明の第２の目的は、カラー用の表示装置において、遅延回路や高電圧パルス重畳回路等の複雑な回路構成を用いることなく、簡単な構成で色光の違いに応じて液晶パルス（光変調素子）間に温度差を形成することが可能な表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１に係る発明は、光源と、前記光源からの光を所望の色光又は偏光状態に調整するための光学部品と、前記光学部品により調整された光を映像信号レベルで変調するための光変調素子と、前記光変調素子で光変調された光を画像光として表示するようにした表示装置であって、前記表示装置を冷却するための冷却ファンと、一方の端部より前記冷却ファンから送られる送風を流入し、他の端部から夫々前記光学部品と前記光変調素子とに向けて前記送風を案内して送出する案内ダクトと、前記案内ダクトの送出側端部である前記他の端部に設けられて送出量を制御するための制御部と、を備えたことを特徴とする表示装置である。
【００１５】
請求項２に係る発明は、光源からの光をＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３色に分解し３色の各色に対応した光変調素子に照射し、前記各光変調素子からの出射光を合成し、スクリーンに投射するようにした光学系ユニットと、前記光学系ユニットを冷却する冷却手段とを備えた表示装置において、前記冷却手段は、前記光学系ユニットを構成する光学部品を冷却して前記Ｒ，Ｇ，Ｂの３色の光変調素子相互間の温度、或いはＲ，Ｂの２色の光変調素子相互間の温度に、所定の温度差をつけるようにしたことを特徴とする表示装置である。
このように、前記光変調素子は所定の色光を照射したとき、光吸収等により発熱量が異なる複数の光変調素子であり、前記発熱量が異なる複数の光変調素子相互間に所定の温度差を設定して、この温度差を維持するように風量を送出する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
請求項１に係る発明によれば、単一の（一台の）冷却ファンで光変調素子及び光学部品をそれぞれ最適に、且つ効率的に冷却することができる。また、冷却ファンでは一台で済むので、装置の価格を低減でき、また騒音の発生も抑制することができる。
請求項２に係る発明によれば、カラー用の表示装置において、遅延回路や高電圧パルス重畳回路等の複雑な回路構成を用いることなく、簡単な構成で色光の違いに応じて液晶パネル（光変調素子）間に温度差を形成することができ、これにより各液晶パネル間の応答特性を合わせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明に係る表示装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
＜第１実施例＞
図１は本発明に係る表示装置の第１実施例を示す斜視図、図２は第１実施例を示す平面図である。尚、図１８〜図２１に示す従来装置と同一構成部分について同一符号を付して説明する。
図示するように、この表示装置３０は、光線（光）２を射出する光源としてのランプ１、このランプからの光線２を通過させる光学部品としてのフィルタ３、このフィルタ３を透過した光線２を透過する例えば偏光プリズムよりなるプリズム４、このプリズム４を通過した光線２に、映像信号（図示せず）に応じて変調を施して反射させて上記プリズム４に向かわせる光変調素子５、上記プリズム４の内部で反射された変調光をスクリーン（図示せず）等に投射させて画像を表示する投射レンズ９等により、その本体が構成されている。ここで光変調素子は液晶パネルよりなり、この点は後述する各実施例においても同じである。
【００１８】
上記光変調素子５は放熱用のヒートシンク６に取り付けられて保持されている。そして、この光変調素子５の近傍には、冷却気体として冷却風を発生させるための冷却ファン７が設置されており、この冷却ファン７からは、上記光変調素子５と光学部品の１つである上記フィルタ３とに向けて案内ダクト８が延びるようにして設けられている。図示例では、上記案内ダクト８は、途中で２つに分岐されて、一方は光変調素子５に向かい、その気体出口３２Ａは光変調素子５に臨ませて、具体的には上記ヒートシンク６に臨ませて配置されており、また他方はフィルタ３に向かい、その気体出口３２Ｂはフィルタ３に臨ませて配置されている。
【００１９】
そして、上記光変調素子５及びこれを保持するヒートシンク６と、これらを臨む気体出口３２Ａとの間には、この気体出口３２Ａから放出される冷却風を制御するための制御部としての制御プレート１２が回転可能に設けられる。具体的には、この制御プレート１２は、回転軸１２Ａに固定されており、この回転軸１２Ａを回転することにより、この制御プレート１２は上記回転軸１２Ａを中心に所定の角度回転し、例えば上記気体出口３２Ａを閉じたり、開いたりできるようになっている。この回転軸１２Ａは、図示しないステップモータ等の駆動源により回転できるようになっている。尚、図示例では光学部品の一例としてフィルタ３を示しているが、他にも種々の光学部品が用いられているのは勿論である。
【００２０】
次に、以上のように構成された表示装置３０の動作について説明する。
図示するように、光源であるランプ１から出射された光線２は、集光、偏光等の機能を持つ各種の光学部品を透過し、例えば偏光プリズム等よりなるプリズム４へと向かう。ここで各種の光学部品としてはフィルタ３を代表として示しており、前述したようにここではその他の光学部品の記載を省略している。上記フィルタ３を透過した光線２はプリズム４に入射し、ここで回折・分光された後、相対する光変調素子５に集光する。この光変調素子５ではこの集光した光に映像信号に応じた光変調を施し、これを反射する。反射した光は再びプリズム４を介して投射レンズ９に入射し、この投射レンズ９で拡大された画像がスクリーン（図示せず）に投影されて表示される。
ここで、表示装置３０を動作させると、上記光変調素子５やフィルタ３を代表とする光学部品は、熱を発生することから、表示画像の安定化のためにこれらを冷却する必要があり、そのために冷却ファン７を駆動させる。
【００２１】
上記冷却ファン７を駆動することにより発生した冷却風は、案内ダクト８内を通過してヒートシンク６及びフィルタ３へと流れる。そして、光変調素子５を保持するヒートシンク６と、その真下にあるダクト８との間には、制御プレート１２が設けられており、この制御プレート１２は回転軸１２Ａを中心に回転可能に支持されていることから、図示しない駆動源により、回転軸１２Ａを中心に回転することができる。従って、この制御プレート１２の回転角度を調整することにより、冷却風を完全に遮断したり、或いは冷却風の流量を制御することができる。
【００２２】
具体的には、光源であるランプ１への電源投入直後、制御プレート１２は冷却風を完全に遮断する位置に静止させ、すなわち気体出口３２Ａを完全に閉じるような位置で静止させ、この後、一定時間経過した後に、例えば図２２において時間Ｔ１が経過した時に、ダクト８の気体出口３２Ａからの冷却風を遮断しない位置となるように制御プレート１２を回転させ、冷却ファン７からの冷却風がヒートシンク６及び光変調素子５へ当たるようにしてこれを冷却し、予め定められた所定の温度に維持する。この場合、所定の温度とは、温度が一定の場合のみならず、出力光の特性が大きく変動しないような、ある限られた温度範囲内で変動するような場合も含む。この点は、後述する各実施例においても同じである。
【００２３】
この際、必要に応じて制御プレート１２の回転角度を変えて、ヒートシンク６や光変調素子５に当たる冷却風の風量を制御するようにしてもよい。これにより、ランプ１へ電源が投入されると、その直後から光学部品であるフィルタ３は直ちに冷却風で冷却されるが、光変調素子５は一定時間（Ｔ１時間）経過した後に冷却風による冷却が開始され、光変調素子５に対して図２２中の曲線Ｂに示すような温度特性を実現することができる。すなわち、これにより、光変調素子５をその特性が安定する温度まで迅速に昇温させて、その後はその温度を所定の温度に維持することができるので、光変調素子５やフィルタ３をそれぞれに対応させて最適に、且つ効率的に冷却することができる。また冷却ファン７も一台で済むので、装置自体の価格も低減できるのみならず、発生する騒音も低減できる。
また上記第１実施例において、上記光変調素子５の温度やその周囲の温度を検出する温度検出手段を設けておき、そして、この温度検出手段の検出値に応じて上記回転軸１２Ａを回転駆動するモータ（図示せず）を自動的に制御することにより、ヒートシンク６等に当たる冷却風の風量を自動的に調整するようにしてもよい。
【００２４】
＜第２実施例＞
次に本発明の第２実施例について説明する。
前述した第１実施例では、光変調素子が１個設けられた白黒画像の表示装置につて説明したが、本発明にカラー画像の表示装置にも適用でき、このような第２実施例について説明する。
カラー画像の表示装置では、一般的にはＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色に対応した３つの光変調素子を有しており、表示特性上、これらの３色の光変調素子が全て同じ温度を維持するのが理想的である。しかしながら、表示方式や原理特性等の違いにより動作中に各光変調素子間に温度差が生ずるのが一般的である。例えば、各光変調素子の温度は、青色の素子が一番高くなり、次に赤色用の素子、或いは緑色用の素子の温度が高くなる傾向にある。従って、このカラー画像の表示装置では、装置の立ち上げ時には各光変調素子を冷却せずにその温度を迅速に上昇させ、所定の温度へ到達後はそれ以上の温度に上昇しないように各光変調素子に適応したそれぞれの冷却態様で冷却して全て所定の温度を維持することが要請されることになる。尚、この所定の温度とは、温度が一定の場合のみならず、出力光の特性が大きく変動しないような、ある限られた温度範囲内で変動するような場合も含む。
【００２５】
図３は本発明に係る表示装置の第２実施例を示す斜視図、図４は第１実施例の平面図、図５は第２実施例中の案内ダクトと制御プレートとの取り付け状態を示す斜視図である。尚、図１及び図２中の構成部分と同一構成部分については同一符号を付してその説明を省略する。また図３及び図４中においては、各部材の配列位置の理解を容易にするために、各光変調素子に対応するプリズムやその他の光学部品の記載を省略している。
図示するように、ここではＲ用、Ｇ用、Ｂ用の３個の光変調素子５、１３、１５を有しており、各光変調素子５、１３、１５がヒートシンク６、１４、１６にそれぞれ保持されている。
【００２６】
また冷却ファン７から延びるダクト８は、上記フィルタ３側に延びている部分の他に、その基端部側で３つに分岐されており、この分岐部分の先端の開口部である気体出口３２Ａ、３４Ａ、３６Ａはそれぞれ光変調素子５、１３、１５及びこれに対応するヒートシンク６、１４、１６に臨ませるようにして設けられている。そして各気体出口３２Ａ、３４Ａ、３６Ａの近傍に、例えば円板状になされた制御プレート１７、１８、１９がそれぞれ回転軸１７Ａ、１８Ａ、１９Ａを中心として回転可能に取り付けられている。そして、各制御プレート１７、１８、１９には、それぞれ所定の大きさの開口部１７Ｂ、１８Ｂ、１９Ｂが形成されており、この開口部１７Ｂ、１８Ｂ、１９Ｂ以外の部分で上記対応する気体出口３２Ａ、３４Ａ、３６Ａをそれぞれ完全に覆って閉じることができるようになっており、また開口部１７Ｂ、１８Ｂ、１９Ｂと対応する気体出口３２Ａ、３４Ａ、３６Ａとの重なり部分の面積の大きさで冷却風の風量を調整して制御できるようになっている。
【００２７】
また上記円板状の各制御プレート１７、１８、１９の外周に接するようにして円板状の駆動板２０が回転軸２０Ａを中心として回転可能に設けられており、この駆動板２０を回転させることにより上記３つの制御プレート１７、１８、１９を一体的に回転し得るようになっている。尚、この回転軸２０Ａには図示しないステップモータ等が連結されている。この場合、各制御プレート１７、１８、１９の外周と上記駆動板２０の外周とを摩擦ローラのような状態としてもよいし、或いは共に歯車形状として歯合させるようにしてもよい。ここで、上記各制御プレート１７、１８、１９の開口部１７Ｂ、１８Ｂ、１９Ｂの回転位置は、予め調整された状態で、各制御プレート１７、１８、１９は駆動板２０に接合（歯合）されている。
【００２８】
次に、上記第２実施例の動作について図６乃至図９も参照して説明する。図６乃至図９は駆動板と各制御プレートとの回転位置関係を示す平面図である。ここで案内ダクトの基台出口と制御プレートの開口部との重なり面積が開口面積となり、この開口面積によって冷却風の風量が決定される。上述した説明で明らかなように、駆動板２０を回転させることにより、この外周に接する、或いは歯合される各制御プレート１７、１８、１９は一体的に回転することになる。
【００２９】
まず図６に示す場合には、各制御プレート１７、１８、１９は、案内ダクトの分岐部の対応する気体出口３２Ａ、３４Ａ、３６Ａを略完全に閉じるように遮断しており、冷却風がほとんど出ないようになされている。ここで注意されたい点は、各制御プレート１７、１８、１９は、それぞれの回転軸１７Ａ、１８Ａ、１９Ａに対して開口部１７Ｂ、１８Ｂ、１９Ｂが異なる角度位置になるように予め調整されて取り付けられている点である。
ここで、図７に示すように、中央の駆動板２０を矢印Ａ１のようにある程度の角度だけ回転すると、これに連動して各制御プレート１７、１８、１９も所定の角度だけ矢印Ｂ１に示す方向に一体的に回転する。すると、図示例ではまず最初に制御プレート１９の開口部１９Ｂと案内ダクト８の気体出口３６Ａとが部分的に重なり合って相対する位置となり、斜線で示す領域２１が開口面積となってこれより冷却風が吹き出されて対応する光変調素子１５（図４参照）の冷却が行われる。
【００３０】
更に駆動板２０を矢印Ａ１の方向へ回転させると、図８に示すように、先程出現した領域２１の開口面積は更に大きく広がると同時に、他の制御プレート１８の開口部１８Ｂと案内ダクト８の気体出口３４Ａとが部分的に重なり合って斜線で示す領域２２が開口面積となって出現する。これにより、この領域２２から冷却風が吹き出されて対応する光変調素子１３（図４参照）の冷却が行われる。
そして、更に駆動板２０を矢印Ａ１の方向へ回転させると、図９に示すように、上記領域２１、２２は更にその開口面積を広げると同時に、残りの制御プレート１７の開口部１７Ｂと案内ダクト８の気体出口３２Ａとが部分的に重なり合って斜線で示す領域２３が開口面積となって出現する。これにより、この領域２３から冷却風が吹き出されて対応する光変調素子５（図４参照）の冷却が行われる。
【００３１】
このように駆動板２０を回転することによって各領域２１、２２、２３の開口面積を変えることができる。従って、例えば光源であるランプ１に電源を投入した時には、図６に示すように各開口面積をゼロにして冷却風が全く出ないようにして各光変調素子５、１３、１５を所定の温度まで早目に上昇させ（この間はフィルタ３はすでに冷却風により冷却されている）、一定時間が経過した時に、例えば図９に示すような位置まで駆動板２０を回転してこの状態で固定する。これにより、各領域２１、２２、２３の開口面積に応じた風量で冷却風がそれぞれ吹き出され、各光変調素子１５、１４、５の冷却が開始されることになる。ここで、図示例の場合には、領域２１、２２、２３の順序で開口面積が大きいので、例えば各光変調素子の発熱量が青色用素子、緑色用素子、赤色用素子の順序で大きいと仮定するならば、最も発熱量の大きい青色用の光変調素子を光変調素子１５に対応させて領域２１からの冷却風で冷却し、次に発熱量の大きい緑色用の光変調素子を光変調素子１３に対応させて領域２２からの冷却風で冷却し、最も発熱量の小さい赤色用の光変調素子を光変調素子５に対応させて領域２３からの冷却風で冷却するようにする。
【００３２】
この場合、各領域２１〜２３の開口面積は、対応する光変調素子の発熱量に基づいて予め設定しておくのは勿論である。また、駆動板２０の回転角度を調整することにより、各開口面積を変化させて冷却風をそれぞれ微調整することもできる。
この場合、先に第１実施例において説明したように、この第２実施例においても、上記光変調素子５、１３、１５の温度やその周囲の温度を検出する温度検出手段を設けておき、そして、この温度検出手段の検出値に応じて上記回転軸２０Ａを回転駆動するモータ（図示せず）を自動的に制御することにより、ヒートシンク６、１４、１６等に当たる冷却風の風量を自動的に調整するようにしてもよい。
【００３３】
＜第３実施例＞
次に本発明の第３実施例について説明する。
この第３実施例では、簡単な構造でカラー用の各液晶パネル（光変調素子）間に色光の違いに応じて所定の温度差を積極的に形成するように構成すると共に、簡単な構造で冷却を行うようにしたものである。
ここで用いるカラー用の表示装置の光学系の基本構成は、図２３で説明したものと同じであるため、ここではその説明を省略する。ここでは、まず光変調素子である液晶パネルの動作に対する冷却のバランス取りの必要性について説明する。
図１０は光の波長と液晶の屈折率異方性との関係を示すグラフ、図１１は液晶パネルの駆動電圧と光出力との関係を示すグラフ、図１２はＲ、Ｇ、Ｂの各液晶パネルの応答性を示すグラフである。
【００３４】
まず、図１０は、液晶の屈折率異方性Δｎと透過する光の波長依存性を表したグラフである。液晶の屈折率異方性は、図示するように短波長域において大きく、長波長域になるに従って徐々に小さくなる。そのため、Ｒ，Ｇ，Ｂ間の３枚の液晶パネルを使用してカラー画像を形成するシステムでは、各液晶パネルの駆動電圧に差が出ることになる。
図１１は、Ｒ，Ｇ，Ｂ光の各々の中心波長（Ｒ：６５０ｎｍ、Ｇ：５５０ｎｍ、Ｂ：４３０ｎｍ）における駆動電圧と光出力との関係を示したグラフである。図示するように、波長が短くて液晶の屈折率異方性Δｎが大きな青は、低い駆動電圧で光出力が最大となり、逆に波長が長くて液晶の屈折率異方性Δｎが小さな赤は、高い駆動電圧の時に光出力が最大となっており、高い駆動電圧を必要とする。そして、中間の屈折率異方性Δｎを有する緑は両者の中間に位置することになる。図１１に駆動電圧とＲ，Ｇ，Ｂの光出力の関係を示す。
【００３５】
そのため、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の最適駆動電圧で各液晶パネルを駆動すると、低い電圧で駆動するＢ用の液晶パネルは電界強度が低いことから、図１２に示すように立ち上がり特性に比較的大きな遅延が発生する。逆に高い駆動電圧を必要とするＲ用の液晶パネルは、電界強度が高いことから応答が速くなる。Ｇ用の液晶パネルは上記両者の中間の特性である。
本発明では、複雑な駆動方式を採用することなく、上記した様な応答を示す液晶パネルを使用して、同一タイミングでの駆動信号でＲ，Ｇ，Ｂ用の各液晶パネルの応答特性を合わせるようにするために、液晶の粘性抵抗を利用する。
一般の物質（液体）では温度が高くなるに従って粘性が下がり、低温域では液体の粘性が上がる。液晶パネルに使用している液晶も同様に高温で粘性が下がり、低温で粘性が上がる。そのため低温で応答が遅くなり、高温では応答が速くなる現象が生じる。従って、応答の遅い青色用の液晶パネルの温度を、応答の速い赤色用の液晶パネルの温度に較べて所定の温度（ΔＴ）だけ高く設定すると、両者の応答特性は略同じとなり、簡単な構成で画像品位を上げることが可能となる。
【００３６】
図１３は上記したような応答特性を利用した本発明の表示装置の第３実施例を示す分解斜視図、図１４は案内ダクトを示す上面図である。図１３に示すように、この表示装置の外殻は、この装置の下部を形成する箱状の案内ダクト３１と、この案内ダクト３１上に連結される箱状の光学系ベース３２と、更にこの光学系ベース３２上に連結される光学系カバー３４とにより主に構成される。
そして、上記案内ダクト３１の上に上記光学系ベース３２が固定され、この光学系ベース３２の中に図２３において示したような４個の光学部品であるＰＢＳ１１４，１１６，１２０，１２２と、Ｒ，Ｇ，Ｂ用の液晶パネル１２１，１１９，１１７と、複数のカラー偏光素子１１３，１１９，１２４等により構成される光学エンジンユニット１００が固定される。尚、図示されないが、ここに光源を含む照明光学系も設けられる。更に、この光学系ベース３２上に上記光学系カバー３４が固定されている。
【００３７】
上記案内ダクト３１の側面には、冷却風導入口３１ａが開けられ、この外側に冷却ファンとしてシロッコファン３５が取り付けられている。このシロッコファン３５から吹き出された冷却風Ｗ１は、上記案内ダクト３１内を、図中右から左に流れる。
また、この案内ダクト３１内には冷却風の流れを上方に変えて上記各液晶パネル（光変調素子）１２１，１１９，１１７の内の少なくとも、Ｒ用とＢ用の液晶パネル１２１，１１７との間に所定の温度差を生ぜしめるように互いに異なる風量の送風を行うようにした斜面よりなる複数の風量制御板が設けられる。ここで所定の温度差とは、ある定まった一定値の場合のみならず、その定まった一定値を中心として出力光の特性が大きく変動しないような、ある限られた温度範囲内で温度差自体が変動するような場合も含まれる。
ここでは各液晶パネル１２１，１１９，１１７にそれぞれ対応させて３つの風量制御板３６Ｒ，３６Ｇ，３６Ｂが設けられている。この風量制御板は、光学系ベース３２内に設置された冷却を必要とする光学部品の下方に対応させて設けられており、対応する光学系ベース３２の底面には冷却風を通す開口部（図では見えていない）が設けられている。具体的には、Ｒ用の液晶パネル１２１の下方には冷却風を制御するＲ用の風量制御板３６Ｒ、Ｇ用の液晶パネル１１９の下方にはＧ用の風量制御板３６Ｇが、Ｂ用の液晶パネル１１７の下方にはＢ用の風量制御板３６Ｂがそれぞれ設けられている。さらに照明光学系（図示せず）を構成する光学部品の冷却のため光学部品用の流量制御板３６ａが設けられている。ここで、後述するように各風量制御板３６Ｒ，３６Ｇ，３６Ｂの幅は、例えば適宜異ならせてあり、冷却風の風量をそれぞれに対応させて異ならせて上方向へ送風するようになっている。
【００３８】
上記した各流量制御板３６Ｇ，３６Ｂ，３６Ｒ，３６ａによって流れを上方に変えられた冷却風は光学系ベース３２内に配置された各液晶パネル１２１，１１９，１１７及び光学部品を冷却して、光学系カバー３４の開口部３４ａ、３４ｂから上方に排気される。
上記光学系ベース３２に固定される光エンジンユニット１００が、リアプロジェクションＴＶの様な大きな筐体に設置される場合は、排出された冷却風は筐体内を循環しながら冷却され、再度シロッコファン３５から吸入されて光学部品を冷却する循環流とするのが一般的である。
また、フロントプロジェクション装置の様に小型の筐体に内蔵する装置では、筐体に吸入口を設け、吸入口とシロッコファン３５を結合するダクトを設けている。筐体吸入口からシロッコファン３５の間に吸入空気に含まれる塵埃を除去するエアーフィルターが設置され、清浄な空気で光学部品を冷却し、排出口は筐体に設けられる。上記例の構成であれば筐体排出口と光学系カバー３４の排出口３４ａ、３４ｂはダクト等で結合されて直接的に外部に排出されるのが一般的である。
【００３９】
図１４にも示すように、シロッコファン３５から供給された冷却風Ｗ１は一部がＲ用の風量制御板３６Ｒで上方に流れを変える。さらにＧ用の風量制御板３６Ｇによって一部がＧ用の液晶パネル冷却１１９にまわされる。そして、この冷却風は仕切り板３６ＳとＢ用の風量制御板３６ＢによってＢ用の液晶パネル１１７に冷却風が供給されると共に残りの冷却風は光学部品用の制御板３６ａで照明光学系の光学部品を冷却している。
Ｒ，Ｇ，Ｂ三色の各液晶パネル１２１，１１９，１１７の温度を変えるために、各液晶パネル１２１，１１９，１１７を冷却する冷却風の風量が異なるように制御する。具体的には、各風量制御板３６Ｒ，３６Ｇ，３６Ｂの幅を、冷却用の比率が例えば５％、２５％、３０％でそれぞれ流れるように設定する。この点を、Ｒ用の液晶パネル１２１を例にとって説明すると、Ｒ用の液晶パネル１２１の温度を下げるには、Ｒ用の風量制御板３６Ｒの幅ｒを大きくし、逆に温度を上げるには、Ｒ用の風量制御板３６ａの幅ｒを小さくする。Ｇ用及びＢ用の液晶パネル１１９，１１７も同様である。ただし、ここではＢ用の液晶パネル１１７に関しては本例の構造では、冷却風仕切り板３６Ｓの長さを調整しても流量制御板３６Ｂの幅調整と同様の作用を得ることが出来る。
【００４０】
図１５は、図１４に示すＲ用の流量制御板３６Ｒの幅ｒを変えて、図１３に示すＲ用の液晶パネル１２１の温度（正確には液晶パネルとヒートシンクの間の温度）を測定した時の結果を示すグラフである。この実験結果から風量制御板の幅ｒを変えて増加することによりＲ用の液晶パネル１２１の温度が略反比例して低下することが分かる。その結果、得られた条件での各液晶パネル１２１，１１９，１１７への冷却風の流量の比率とその時のパネル温度との関係を下記表に示す。
【００４１】
冷却風の比率（％）      液晶パネル温度（℃）
Ｒ液晶パネル              ５                      ３５±１
Ｇ液晶パネル            ２５                      ３６±１
Ｂ液晶パネル            ３０                      ３９±１
他の光学部品            ４０                          −        
【００４２】
上述のように、各風量制御板３６Ｒ，３６Ｇ，３６Ｂの幅を変えて各液晶パネル１２１，１１９，１１７に向かう風量をコントロールすることにより、各液晶パネルの温度を異ならせて、各特性を略同一に設定することができる。
またシロッコファン３５からの冷却風導入口３１ａに較べて流量制御板の幅ｒの変化は十分小さく、他の液晶パネルや光学部品には殆んど影響を与えていない。
Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の液晶パネル１２１，１１９，１１７の応答特性は、Ｂ用の液晶パネル１１７が遅く、Ｒ用の液晶パネル１２１が速く、Ｇ用の液晶パネル１１９がその中間に位置することになる。この各液晶パネルの応答特性に違いがあると赤色と青色のずれが一番顕著に観察されて緑色は殆んど目立たない。
従って、少なくともＲ用の液晶パネル１２１とＢ用の液晶パネル１１７の立ち上がり特性を合わせるのみで、スクリーンに投射した画像では立ち上がり特性の違いは殆んど問題にならない。
この実施例では、４つのＰＢＳを用いたＱＯＡＤ（ＴＭ）方式にて行なったが、本方式に限定するものでなく、複数の液晶パネルを使用するシステムには、反射型液晶パネル、透過型液晶パネルの全ての方式を適用することができる。
【００４３】
＜第４実施例＞
次に、本発明の第４実施例について説明する。
この第４実施例は上記第３実施例の変形例である。上記第３実施例等で使用する光源１１１は、一般的には超高圧水銀灯であり、この種の超高圧水銀灯は使用中において、その発光輝度分布が変わり、これに伴って、Ｒ，Ｇ，Ｂ用の各液晶パネルの温度バランスを変化させる必要が生ずる。特にエコモード導入によって駆動電力を制御すると発光輝度分布が変化する。
一般に駆動電力を大きくすると、ランプの発光比率は短波長領域の分光が減少し、長波長領域の分光が増大する、すなわち青成分が減少し、緑成分と赤成分の発光が増大する傾向にある。そのため、青光用の液晶パネルの温度と、赤光用の液晶パネルの温度が近づくことになるので、ここで両パネル間に、温度差を強制的に持たせる必要が生ずる。
【００４４】
図１６はこのような場合に対応できるようにした本発明の第４実施例を示す部分拡大断面図である。尚、図１３及び図１４に示す第３実施例と同一構成部分については同一符号を付してその説明を省略する。
図示するように、本実施例では、例えばＲ用の液晶パネル１２１を冷却するＲ用の風量制御板３６Ｒの横に、ヒンジ等で揺動可能に支持された可動制御板３９と、この可動制御板３９を動かすプランジャー４０を並列させて設置してある。具体的には、Ｒ用の風量制御板３６Ｒと略同じ傾斜面をもつ上記可動制御板３９をプランジャー４０の可動軸に回動可能に取り付け、プランジャー４０をＯＮ−ＯＦＦ制御することで光学系ベース３２に開けられた開口３２ａから、光学エンジンユニット１００のＲ用の液晶パネル１２１側に流れる冷却風の流量を制御している。
ここでは、Ｂ用の液晶パネル１１７とＲ用の液晶パネル１２１とにそれぞれ温度計を設けて両パネルの温度を検出し、両温度が所定の温度差ΔＴより小さくなった場合にはプランジャー４０をＯＮにし、可動制御板３９の傾斜を固定されているＲ用の風量制御板３６Ｒと同じ位置（図１６中の実線で示す）にして冷却風を多くしてＲ用の液晶パネル１２１の温度を下げる制御をする。
【００４５】
これに対して、Ｂ用の液晶パネル１１７とＲ用の液晶パネル１２１の温度差が、所定の温度差ΔＴより大きくなった場合は、プランジャー４０をＯＦＦにし、可動制御板３９を上げて冷却風を少なくして（Ｒ用の風量制御板３６Ｒのみ）、Ｒ用の液晶パネル１２１の温度を上げる（Ｂ用の液晶パネル１１７の温度に近づける）制御をする。図１７は上記したような制御を行い、Ｂ用の液晶パネル１１７の温度とＲ用の液晶パネル１２１の温度とをそれぞれ略一定の異なった温度に保った結果を示している。また、Ｇ用の液晶パネル１１９の温度はＲ用の液晶パネル１２１の温度と略同じである。ここで上記所定の温度差ΔＴとは、固定された一定値の場合のみならず、出力光の特性が大きく変動しないような、ある限られた温度範囲内で温度差自体が変動するような場合も含む。
尚、上記実施例では、Ｒ用の風量制御板３６Ｒに対応させて、可動制御板３９を設けたが、これに替えて、Ｂ用の風量制御板３６Ｂに対応させて可動制御板３９を設けるようにしてもよい。
また２つ以上の風量制御板に対応させて可動制御板を設け、各液晶パネルに温度計を設け、各液晶パネル間に所定の温度差をつけるように各液晶パネルを冷却するように制御してもよい。この場合に所定の温度差とは、固定された一定値の場合のみならず、出力光の特性が大きく変動しないような、ある限られた温度範囲内で温度差自体が変動するような場合も含む。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明に係る表示装置の第１実施例を示す斜視図である。
【図２】第１実施例を示す平面図である。
【図３】本発明に係る表示装置の第２実施例を示す斜視図である。
【図４】第１実施例の平面図である。
【図５】第２実施例中の案内ダクトと制御プレートとの取り付け状態を示す斜視図である。
【図６】駆動板と各制御プレートとの回転位置関係を示す平面図である。
【図７】駆動板と各制御プレートとの回転位置関係を示す平面図である。
【図８】駆動板と各制御プレートとの回転位置関係を示す平面図である。
【図９】駆動板と各制御プレートとの回転位置関係を示す平面図である。
【図１０】光の波長と液晶の屈折率異方性との関係を示すグラフである。
【図１１】液晶パネルの駆動電圧と光出力との関係を示すグラフである。
【図１２】Ｒ、Ｇ、Ｂの各液晶パネルの応答性を示すグラフである。
【図１３】本発明の表示装置の第３実施例を示す分解斜視図である。
【図１４】案内ダクトを示す上面図である。
【図１５】流量制御板の幅とＲ用の液晶パネルの温度との関係を示すグラフである。
【図１６】本発明の第４実施例を示す部分拡大断面図である。
【図１７】Ｂ用の液晶パネルの温度とＲ用の液晶パネルの温度とをそれぞれ略一定の異なった温度に保って冷却したときの状態を示すグラフである。
【図１８】従来のプロジェクタ装置である表示装置の一例を示す概略斜視図である。
【図１９】図１８に示すプロジェクタ装置の平面図である。
【図２０】冷却ファンが共用されている従来の表示装置の一例を示す概略構成図である。
【図２１】図２０に示す表示装置の平面図である。
【図２２】ランプに電源を投入した後の経過時間と光変調素子の温度との関係を示すグラフである。
【図２３】カラー用の表示装置の光学系である光エンジンユニットを示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１…光源（ランプ）、２…光線（光）、３…フィルタ（光学部品）、５，１３，１５…光変調素子、６，１４，１６…ヒートシンク、７…冷却ファン、８…ダクト（案内ダクト）、９…投射レンズ、１２，１７，１８，１９…制御プレート（制御部）、３０…表示装置、３２Ａ，３４Ａ，３６Ａ…気体出口、３１…案内ダクト、３２…光学系ベース、３４…光学系カバー、３５…シロッコファン（冷却ファン）、３６Ｇ，３６Ｂ，３６Ｒ…風量制御板（制御部）。
【図１】
2006047961.tif 000003
【図２】
2006047961.tif 000004
【図３】
2006047961.tif 000005
【図４】
2006047961.tif 000006
【図５】
2006047961.tif 000007
【図６】
2006047961.tif 000008
【図７】
2006047961.tif 000009
【図８】
2006047961.tif 000010
【図９】
2006047961.tif 000011
【図１０】
2006047961.tif 000012
【図１１】
2006047961.tif 000013
【図１２】
2006047961.tif 000014
【図１３】
2006047961.tif 000015
【図１４】
2006047961.tif 000016
【図１５】
2006047961.tif 000017
【図１６】
2006047961.tif 000018
【図１７】
2006047961.tif 000019
【図１８】
2006047961.tif 000020
【図１９】
2006047961.tif 000021
【図２０】
2006047961.tif 000022
【図２１】
2006047961.tif 000023
【図２２】
2006047961.tif 000024
【図２３】
2006047961.tif 000025